JP2011174468A - エンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】要求発電量演算部120で、蓄電器の蓄電状態に応じて、発電電動機の要求発電量が演算される。そして、アシスト有無判定部90では、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させるかさせないかが判定される。エンジントルクアシスト作用させると判定した場合には、発電電動機指令値切り替え部187がモジュレーション処理部97側に切り替えられて、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させる。これに対して、エンジントルクアシスト作用させないと判定した場合には、発電電動機の回転数制御がオフにされてエンジントルクアシスト作用されないようになされるとともに、発電電動機が、要求発電量演算部120で演算された要求発電量に応じた発電量が得られるように発電作用される。
【選択図】図16
Description
図2において最大トルク線Rで規定される領域が、エンジン2が出し得る性能を示す。ガバナ4はトルクTが最大トルク線Rを超えて排気煙限界とならないように、またエンジン回転数nがハイアイドル回転数nHを超えて過回転とならないようにエンジン2を制御する。最大トルク線R上の定格点Vでエンジン2の出力(馬力)Pが最大になる。Jは油圧ポンプ3で吸収される馬力が等馬力になっている等馬力曲線を示している。
したがって油圧ポンプ3のポンプ効率を高めるためには、エンジン2を回転数nが低い低速領域で稼動させればよい。
エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、
エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、
発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、
蓄電器の蓄電状態に応じて、発電電動機の要求発電量を演算する演算手段と、
エンジンの目標回転数を設定するエンジン目標回転数設定手段と、
エンジン目標回転数に応じて、油圧ポンプが吸収可能な最大吸収トルクを示す最大トルク線を設定する最大トルク線設定手段と、
エンジン回転数が、現在のエンジン目標回転数に一致するようにエンジン回転数を制御する回転数制御手段と、
現在のエンジン目標回転数に対応する最大トルク線上のポンプ吸収トルクを上限とするポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプの容量を制御する容量制御手段と、
発電電動機をエンジントルクアシスト作用させるか、あるいはエンジントルクアシスト作用させないかを判定する判定手段と、
前記判定手段によって、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させると判定した場合には、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させ、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させないと判定した場合には、発電電動機を前記要求発電量に応じて発電作用させる発電電動機制御手段と
を備えたエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置であることを特徴とする。
エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、
エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、
発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、
蓄電器の蓄電状態に応じて、発電電動機の要求発電量を演算する演算手段と、
エンジンの目標回転数を設定するエンジン目標回転数設定手段と、
エンジン目標回転数に応じて、油圧ポンプが吸収可能な最大吸収トルクを示す第1の最大トルク線を設定する第1の最大トルク線設定手段と、
第1の最大トルク線に対して、エンジン低回転領域で最大吸収トルクが大きくなる第2の最大トルク線を設定する第2の最大トルク線設定手段と、
エンジン回転数が、現在のエンジン目標回転数に一致するようにエンジン回転数を制御する回転数制御手段と、
発電電動機をエンジントルクアシスト作用させるか、あるいはエンジントルクアシスト作用させないかを判定する判定手段と、
前記判定手段によって、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させると判定した場合には、最大トルク線として第2の最大トルク線を選択し、現在のエンジン目標回転数に対応する第2の最大トルク線上のポンプ吸収トルクを上限とするポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプの容量を制御するとともに、前記判定手段によって、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させないと判定した場合には、最大トルク線として第1の最大トルク線を選択し、現在のエンジン目標回転数に対応する第1の最大トルク線上のポンプ吸収トルクを上限とするポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプの容量を制御するポンプ容量制御手段と、
前記判定手段によって、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させると判定した場合には、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させ、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させないと判定した場合には、発電電動機を前記要求発電量に応じて発電作用させる発電電動機制御手段と
を備えたエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置であることを特徴とする。
判定手段は、
エンジン目標回転数とエンジンの実際の回転数との偏差の絶対値が所定のしきい値以上になっている場合に、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させると判定し、エンジン目標回転数とエンジンの実際の回転数との偏差の絶対値が所定のしきいよりも小さくなっている場合に、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させないと判定するものであること
を特徴とする。
前記蓄電器が現在蓄電している蓄電量を演算する蓄電量演算手段を備え、
前記判定手段は、
演算された蓄電量が所定のしきい値以下の場合には、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させないと判定するものであること
を特徴とする。
建設機械の上部旋回体を旋回させる旋回電動機と、
上部旋回体を旋回操作する旋回操作手段と、
旋回操作手段による旋回操作に応じて旋回電動機を駆動制御する制御手段と、
旋回電動機の現在の出力を演算する出力演算手段と、
蓄電器の蓄電状態および旋回電動機の駆動状態に応じて、発電電動機の要求発電量を演算する演算手段とを備え、
前記判定手段は、
旋回電動機の現在の出力が、所定のしきい値以上の場合には、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させないと判定するものであること
を特徴とする。
前記発電電動機制御手段は、現在のエンジン回転数がエンジン目標回転数よりも小さい場合には、エンジンのトルク線図上においてエンジンの軸トルクを加算してエンジン回転数がエンジン目標回転数と同等の回転数となるように、発電電動機の出力トルクを制御し、現在のエンジン回転数がエンジン目標回転数よりも大きい場合には、エンジンのトルク線図上においてエンジンの軸トルクを吸収してエンジン回転数がエンジン目標回転数と同等の回転数となるように、発電電動機の出力トルクを制御するものであること
を特徴とする。
前記発電電動機のエンジントルクアシスト作用時に発電電動機のトルクをトルク上限値以下の範囲で制御するトルク制御手段と、
蓄電器の蓄電量が第1の所定値から、第1の所定値よりも小さい第2の所定値に減少するに従って、前記トルク上限値を徐々に減じていくトルク上限値設定手段と
を備えたことを特徴とする。
第8発明は、第1発明から第6発明において、
前記発電電動機のエンジントルクアシスト作用時に発電電動機のトルクをトルク上限値以下の範囲で制御するトルク制御手段と、
蓄電器の蓄電量が第1の所定値から、第1の所定値よりも小さい第2の所定値に減少するに従って、前記トルク上限値を徐々に減じていく一方で、一度減じられたトルク上限値を増加させる場合には、蓄電器の蓄電量が第3の所定値から、第3の所定値よりも大きい第4の所定値に増加するに従って、前記トルク上限値を徐々に増加させていくトルク上限値設定手段と
を備えたことを特徴とする。
第9発明は、第5発明または第6発明において、
前記発電電動機のエンジントルクアシスト作用時に発電電動機のトルクをトルク上限値以下の範囲で制御するトルク制御手段と、
旋回電動機の現在の出力が第1の所定値から、第1の所定値よりも大きい第2の所定値に増加するに従って、前記トルク上限値を徐々に減じていくトルク上限値設定手段と
を備えたことを特徴とする。
第10発明は、第5発明または第6発明において、
前記発電電動機のエンジントルクアシスト作用時に発電電動機のトルクをトルク上限値以下の範囲で制御するトルク制御手段と、
旋回電動機の現在の出力が第1の所定値から、第1の所定値よりも大きい第2の所定値に増加するに従って、前記トルク上限値を徐々に減じていく一方で、一度減じられたトルク上限値を増加させる場合には、旋回電動機の現在の出力が第3の所定値から、第3の所定値よりも小さい第4の所定値に減少するに従って、前記トルク上限値を徐々に増加させていくトルク上限値設定手段と
を備えたことを特徴とする。
第11発明は、第1発明において、
発電電動機制御手段は、
前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用から発電作用に切り替えた直後には、発電電動機の発電トルクをアシスト終了時のトルクから徐々に発電電動機の要求発電量に応じた発電トルクまで変化させるように制御するものであること
を特徴とする。
エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、
エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、
発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、
蓄電器の蓄電状態に応じて、発電電動機の要求発電量を演算する演算手段と、
エンジンの目標回転数を設定するエンジン目標回転数設定手段と、
エンジン目標回転数に応じて、油圧ポンプが吸収可能な最大吸収トルクを示す第1の最大トルク線を設定する第1の最大トルク線設定手段と、
第1の最大トルク線に対して、エンジン低回転領域で最大吸収トルクが大きくなる第2の最大トルク線を設定する第2の最大トルク線設定手段と、
エンジン回転数が、現在のエンジン目標回転数に一致するようにエンジン回転数を制御する回転数制御手段と、
発電電動機をエンジントルクアシスト作用させるか、あるいはエンジントルクアシスト作用させないかを判定する判定手段と、
前記判定手段によって、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させると判定した場合には、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させ、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させないと判定した場合には、発電電動機を前記要求発電量に応じて発電作用させる発電電動機制御手段と
発電電動機のアシスト作用時のトルク上限値が第1の所定値から、第1の所定値よりも小さい第2の所定値に減少するに従って、油圧ポンプの最大吸収トルクが徐々に減じられる第3の最大トルクを演算する第3のポンプ最大吸収トルク演算手段と、
前記判定手段によって、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させると判定した場合には、現在のエンジン目標回転数に対応する第2の最大トルク線上のポンプ吸収トルクまたは第3のポンプ最大吸収トルク演算手段より演算された第3のポンプ最大吸収トルクのうち小さい方をポンプ吸収トルクの上限として、油圧ポンプの容量を制御するとともに、前記判定手段によって、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させないと判定した場合には、現在のエンジン目標回転数に対応する第1の最大トルク線上のポンプ吸収トルクを上限とするポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプの容量を制御するポンプ容量制御手段と、
を備えたエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置であることを特徴とする。
エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、
エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、
発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、
蓄電器の蓄電状態に応じて、発電電動機の要求発電量を演算する演算手段と、
エンジンの目標回転数を設定するエンジン目標回転数設定手段と、
エンジン目標回転数に応じて、油圧ポンプが吸収可能な最大吸収トルクを示す第1の最大トルク線を設定する第1の最大トルク線設定手段と、
第1の最大トルク線に対して、エンジン低回転領域で最大吸収トルクが大きくなる第2の最大トルク線を設定する第2の最大トルク線設定手段と、
エンジン回転数が、現在のエンジン目標回転数に一致するようにエンジン回転数を制御する回転数制御手段と、
発電電動機をエンジントルクアシスト作用させるか、あるいはエンジントルクアシスト作用させないかを判定する判定手段と、
前記判定手段によって、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させると判定した場合には、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させ、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させないと判定した場合には、発電電動機を前記要求発電量に応じて発電作用させる発電電動機制御手段と
発電電動機のアシスト作用時のトルク上限値が第1の所定値から、第1の所定値よりも小さい第2の所定値に減少するに従って、油圧ポンプの最大吸収トルクが徐々に減じられる第3の最大トルクを演算する第3のポンプ最大吸収トルク演算手段と、
前記判定手段によって、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させると判定した場合には、現在のエンジン目標回転数に対応する第2の最大トルク線上のポンプ吸収トルクまたは第3のポンプ最大吸収トルク演算手段より演算された第3のポンプ最大吸収トルクのうち小さい方をポンプ吸収トルクの上限として、油圧ポンプの容量を制御するとともに、前記判定手段によって、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させないと判定した場合には、現在のエンジン目標回転数に対応する第1の最大トルク線上のポンプ吸収トルクを上限とするポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプの容量を制御し、さらに油圧ポンプの最大吸収トルクの選択が切り替えられた場合に、切り替え前のポンプ最大吸収トルクから、切り替え後のポンプ最大吸収トルクへ、徐々に変化させるポンプ容量制御手段と、
を備えたエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置であることを特徴とする。
切り替え前のポンプ最大吸収トルクから、切り替え後のポンプ最大吸収トルクへ変化させる際の時定数は、切り替え前のポンプ最大吸収トルクが切り替え後のポンプ最大吸収トルクよりも小さい場合よりも、切り替え前のポンプ最大吸収トルクが切り替え後のポンプ最大吸収トルクよりも大きい場合の方が、大きい値に設定されること
を特徴とする。
第1の最大トルク線66aに対して、エンジン低回転領域で最大吸収トルクが大きくなる第2の最大トルク線85a上のポンプ吸収トルクを上限とするポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプ3の容量を制御するようにしたため、エンジン回転上昇時の初期の段階での油圧ポンプ3の吸収トルクを大きくすることができる。このため操作レバーの動きに対して作業機の動き出しが早くなり、作業効率の低下を抑制でき、オペレータに与える操作感覚の違和感を軽減できる。なお、仮に、発電電動機11によってエンジントルクアシスト作用させることなく第2の最大トルク線L2に従って制御しようとすると、エンジン2に過負荷がかかるおそれがある。すなわち、エンジントルクアシスト作用なしで、第2の最大トルク線85aに従って油圧ポンプ3の容量を制御しようとすると、エンジン単体での出力以上のトルクを油圧ポンプ3が吸収することになってしまい、エンジン回転数を増加させることができないばかりでなく、高負荷によりエンジン回転数がダウンして、最悪の場合エンストに至ることがある。このように制御例2では、発電電動機11によるエンジントルクアシスト作用を前提として、第2の最大トルク線85aに従った制御を保証している。
第10発明によれば、図18に示すように、旋回モータ103の現在の出力SWGpowが第1の所定値SD1から、第1の所定値SD1よりも大きい第2の所定値SD2に増加するに従って、発電電動機11のトルク上限値(発電電動機トルクリミット)GENtrqlimitが徐々に減じられる値として求められて、出力される一方で、一度減じられたトルク上限値GENtrqlimitを増加させる場合には、旋回モータ103の現在の出力SWGpowが第3の所定値SD3から、第3の所定値SD3よりも小さい第4の所定値SD4に減少するに従って発電電動機11のトルク上限値(発電電動機トルクリミット)GENtrqlimitが徐々に増加される値として求められて、出力される。このように発電電動機トルクリミットGENtrqlimitの変化のさせ方にヒステリシスをもたせることで、制御を安定して行わせることができる。
ポンプ制御弁5は、油圧ポンプ3の吐出圧PRp(kg/cm2)と油圧ポンプ3の容量q(cc/rev)の積が制御電流pc−epcに対応するポンプ吸収トルクTp comを超えないように、油圧ポンプ3の斜板3aの傾転角を制御する。この制御は、PC制御と呼ばれている。
まず、本実施例の比較例について説明する。
図4、図6は、コントローラ6で行われる処理内容を示す制御ブロック図である。
ここで、各油圧アクチュエータの目標流量の総和をポンプ目標吐出流量としているが、各油圧アクチュエータ目標流量Qbo、Qar、Qbk、Qsw、Qcr、Qclのうちで最大の目標流量を、油圧ポンプ3の目標吐出流量としてもよい。
第1のエンジン目標回転数演算部61では、ポンプ目標吐出流量Qsumに対応する第1のエンジン目標回転数ncom1が演算される。
第1のエンジン回転数演算部61では、現在のポンプ目標吐出流量Qsumに対応する第1のエンジン目標回転数ncom1が関数関係61a、つまり上記(3)式にしたがい演算される。
ポンプ目標吐出流量Qsumが所定の流量(たとえば10(L/min))以下、つまり判定結果がNOである場合には、第2のエンジン目標回転数ncom2が、エンジン2のローアイドル回転数nL付近の回転数nJ(たとえば1000rpm)に設定される。これに対して現在のポンプ目標吐出流量Qsumが所定の流量(たとえば10(L/min))よりも大きい、つまり判定結果がYESである場合には、第2のエンジン目標回転数ncom2が、エンジン2のローアイドル回転数nLよりも大きい回転数nM(たとえば1400rpm)に設定される。
図4に示すポンプ出力制限演算部70は、図6に具体的に示される。なお、以下では、判断結果TRUEをTと省略するとともに、判断結果FALSE をFと省略する。
つぎに本実施例1について説明する。
実施例1の建設機械1の構成は、図3で前述したとおりであり、図1の比較例に対してPTO軸10、発電電動機11、蓄電器12、インバータ13、回転センサ14、電圧センサ15が付加されており、発電電動機11による電動作用、発電作用が行われる。
ただし、K2は、PTO軸10の減速比である。
アシスト有無判定部90では、発電電動機11の目標回転数Ngencomと、回転センサ14で検出される発電電動機11の現在の実回転数GENspdと電圧センサ15で検出される畜電器12の現在の電圧BATTvoltとに基づいて、発電電動機11によってエンジン2をアシストするか否か(アシスト有無)が判定される。
上述した実施例1では、建設機械1の上部旋回体を油圧アクチュエータ(油圧モータ)によって旋回作動させる油圧旋回システムを前提として説明したが、以下では、建設機械1の上部旋回体を電動アクチュエータで旋回作動させる電動旋回システムを前提とする実施例2について、説明する。
本制御例1では、要求発電量演算部120で、蓄電器12の蓄電状態に応じて、発電電動機11の要求発電量Tgencomが演算される。
本制御例2では、要求発電量演算部120で、蓄電器12の蓄電状態に応じて、発電電動機11の要求発電量Tgencomが演算される。
第1の最大トルク線66aに対して、エンジン低回転領域で最大吸収トルクが大きくなる第2の最大トルク線85a上のポンプ吸収トルクを上限とするポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプ3の容量を制御するようにしたため、エンジン回転上昇時の初期の段階での油圧ポンプ3の吸収トルクを大きくすることができる。このため操作レバーの動きに対して作業機の動き出しが早くなり、作業効率の低下を抑制でき、オペレータに与える操作感覚の違和感を軽減できる。なお、実施例1で述べたように、仮に、発電電動機11によってエンジントルクアシスト作用させることなく第2の最大トルク線L2に従って制御しようとすると、エンジン2に過負荷がかかるおそれがある。すなわち、エンジントルクアシスト作用なしで、第2の最大トルク線85aに従って油圧ポンプ3の容量を制御しようとすると、エンジン単体での出力以上のトルクを油圧ポンプ3が吸収することになってしまい、エンジン回転数を増加させることができないばかりでなく、高負荷によりエンジン回転数がダウンして、最悪の場合エンストに至ることがある。このように制御例2では、発電電動機11によるエンジントルクアシスト作用を前提として、第2の最大トルク線85aに従った制御を保証している。
上述した制御例1、制御例2において、アシスト有無判定部90で、具体的には、図17に示すような判定が行われる。すなわち、第1の判定部92では、発電電動機目標回転数Ngencomと発電電動機実回転数GENspdとの偏差Δgenspdの絶対値が所定のしきい値以上になった場合、つまりエンジン目標回転数とエンジン2の実際の回転数との偏差の絶対値が所定のしきい値以上になっている場合に、発電電動機動機11をエンジントルクアシスト作用させると判定し、アシストフラグassist flagをTにする。これに対して発電電動機目標回転数Ngencomと発電電動機実回転数GENspdとの偏差Δgenspdの絶対値が所定のしきい値以下になった場合、つまりエンジン目標回転数とエンジン2の実際の回転数との偏差が所定のしきい値よりも小さくなっている場合に、発電電動機11をエンジントルクアシスト作用させないと判定し、アシストフラグをFにする。
上述した制御例1、制御例2において、アシスト有無判定部90で、具体的には、図17に示すような判定が行われる。すなわち、第2の判定部93では、蓄電器12の電圧値BATTvolt、つまり蓄電量が所定のしきい値BC1以下の場合には、発電電動機動機11をエンジントルクアシスト作用させないと判定し、アシストフラグassist flagをFにする。このように蓄電器12の蓄電量が低いときにエンジントルクアシスト作用させないようにすることで蓄電器12の過放電を回避でき蓄電器12の寿命低下を回避することができる。特に実施例2は、電動旋回システムを前提としているため、上部旋回体を旋回作動させるために蓄電エネルギーが必要であり、仮に蓄電量が減りすぎると旋回性能の悪影響を与えることになる。蓄電器12の蓄電量が低いときにエンジントルクアシスト作用させないようにすることで、蓄電量低下により旋回性能が悪化することを回避することができる。
上述した制御例1、制御例2において、アシスト有無判定部90で、具体的には、図17に示すような判定が行われる。すなわち、旋回出力演算部95では、旋回モータ103の現在の出力SWGpowが下記(5)式によって、旋回負荷電流SWGcurrと蓄電器12の電圧値BATTvoltとを用いて演算される。
なお、Kswgは、定数である。
上述したように回転数偏差Δgenspdが符合プラスである程度以上大きくなった場合には、モジュレーション処理部97から発電電動機速度指令値(発電電動機目標回転数)Ngencomが発電電動機コントローラ100に対して出力され、発電機コントローラ100は、これを受けて、発電電動機目標回転数Ngencomが得られるように発電電動機11を回転数制御し、発電電動機11を電動作用させる。すなわち、現在のエンジン回転数がエンジン目標回転数よりも小さい場合には、発電電動機11を電動作用させて、エンジン2のトルク線図上においてエンジン2の軸トルクを加算してエンジン回転数を上昇させエンジン目標回転数と同等の回転数となるように、発電電動機11の出力トルクを制御する。
上述したように、アシスト有無判定部90で、蓄電器12の電圧値BATTvolt、つまり蓄電量が所定のしきい値BC1以下と判定された場合には、発電電動機11をエンジントルクアシスト作用させない(判定結果F)と判定され、発電電動機指令値切り替え部287がF側、つまり要求発電量演算部120側に切り替えられて、要求発電量演算部120で演算された要求発電量Tgencomに応じた発電量が得られるように発電電動機11が発電作用される。
そこで、本制御例7では、エンジントルクアシスト作用されている状態から要求発電量に応じた発電作用がされている状態に切り替える前に、発電電動機11が出し得るトルクの上限値(トルクリミット)を、蓄電器12の蓄電量(電圧値BATTvolt)の減少に応じて、徐々に小さな値にする。具体的には、図18に示すように、アシストトルクリミット演算部110の演算部111では、蓄電器12の電圧値BATTvoltが第1の所定値BD1から、第1の所定値BD1よりも小さい第2の所定値BD2に減少するに従って、発電電動機11のトルク上限値(発電電動機トルクリミット)GENtrqlimitが徐々に減じられる値として求められて、出力される。
この制御例8では、上述した制御例7において、アシストトルクリミット演算部110の演算部111で以下のような制御が行われる。すなわち、蓄電器12の電圧値BATTvoltが第1の所定値BD1から、第1の所定値BD1よりも小さい第2の所定値BD2に減少するに従って、発電電動機11のトルク上限値(発電電動機トルクリミット)GENtrqlimitが徐々に減じられる値として求められて出力される一方で、一度減じられたトルク上限値GENtrqlimitを増加させる場合には、蓄電器12の電圧値BATTvoltが第3の所定値BD3から、第3の所定値BD3よりも大きい第4の所定値BD4に増加するに従って、発電電動機11のトルク上限値(発電電動機トルクリミット)GENtrqlimitが徐々に増加される値として求められて、出力される。
上述したように、アシスト有無判定部90で、旋回モータ103の現在の出力SWGpowが所定のしきい値SC1以上と判定された場合には、発電電動機11をエンジントルクアシスト作用させない(判定結果F)と判定され、発電電動機指令値切り替え部287がF側、つまり要求発電量演算部120側に切り替えられて、要求発電量演算部120で演算された要求発電量Tgencomに応じた発電量が得られるように発電電動機11が発電作用される。
(制御例10)
この制御例10では、上述した制御例9において、アシストトルクリミット演算部110の演算部113で以下のような制御が行われる。すなわち、旋回モータ103の現在の出力SWGpowが第1の所定値SD1から、第1の所定値SD1よりも大きい第2の所定値SD2に増加するに従って、発電電動機11のトルク上限値(発電電動機トルクリミット)GENtrqlimitが徐々に減じられる値として求められて、出力される一方で、一度減じられたトルク上限値GENtrqlimitを増加させる場合には、旋回モータ103の現在の出力SWGpowが第3の所定値SD3から、第3の所定値SD3よりも小さい第4の所定値SD4に減少するに従って、発電電動機11のトルク上限値(発電電動機トルクリミット)GENtrqlimitが徐々に増加される値として求められて、出力される。
上述したように、アシスト有無判定部90で、蓄電器12の電圧値BATTvoltが所定のしきい値BC1以下と判定された場合、あるいは旋回モータ103の現在の出力SWGpowが所定のしきい値SC1以上と判定された場合には、発電電動機11をエンジントルクアシスト作用させない(判定結果F)と判定され、発電電動機指令値切り替え部287がF側、つまり要求発電量演算部120側に切り替えられて、要求発電量演算部120で演算された要求発電量Tgencomに応じた発電量が得られるように発電電動機11が発電作用される。
なお、Kgenは定数である。
制御例7、8、9、10では、エンジントルクアシスト作用中に発電電動機11のトルクリミット値を徐々に小さくする制御について説明した。
上述のように、エンジントルクアシスト作用されている状態と要求発電量に応じた発電作用がされている状態との間の切り替え時には、油圧ポンプ3の最大吸収トルクの選択が、第2のポンプ最大吸収トルクTpcom2あるいは第3のポンプ最大吸収トルクTpcommaxと、第1のポンプ最大吸収トルクTpcom1との間で切り替わる。このため、切り替え時に、ポンプ吸収トルクの急な変化によって、エンジン2の出力軸にかかる負荷が急に変化し、エンジン回転数が低下するおそれがある。
上述の制御例13において、切り替え前のポンプ最大吸収トルクから、切り替え後のポンプ最大吸収トルクへ変化させる際の時定数τは、切り替え前のポンプ最大吸収トルクが切り替え後のポンプ最大吸収トルクよりも小さい場合よりも、切り替え前のポンプ最大吸収トルクが切り替え後のポンプ最大吸収トルクよりも大きい場合の方が、大きい値に設定されることが望ましい。
Claims (10)
- エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、
エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、
発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、
前記蓄電器の電圧の上昇に応じて要求発電量が減少し、前記蓄電器の電圧の下降に応じて要求発電量が増加するように、発電電動機の要求発電量を演算する演算手段と、
エンジンの目標回転数を設定するエンジン目標回転数設定手段と、
エンジン目標回転数に応じて、油圧ポンプが吸収可能な最大吸収トルクを示す最大トルク線を設定する最大トルク線設定手段と、
エンジン回転数が、現在のエンジン目標回転数に一致するようにエンジン回転数を制御する回転数制御手段と、
現在のエンジン目標回転数に対応する最大トルク線上のポンプ吸収トルクを上限とするポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプの容量を制御する容量制御手段と、
少なくとも前記蓄電器の現在の電圧が所定の範囲内に収まっているときに、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させるか、あるいは前記蓄電器の現在の電圧が前記所定の範囲外の低電圧あるいは高電圧になっているときに、エンジントルクアシスト作用させないかを判定する判定手段と、
前記判定手段によって、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させると判定した場合には、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させ、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させないと判定した場合には、発電電動機を前記要求発電量に応じて発電作用させる発電電動機制御手段と
を備えたことを特徴とするエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置。 - 判定手段は、
エンジン目標回転数とエンジンの実際の回転数との偏差の絶対値が所定のしきい値以上になっている場合に、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させると判定し、エンジン目標回転数とエンジンの実際の回転数との偏差の絶対値が所定のしきい値よりも小さくなっている場合に、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させないと判定するものであること
を特徴とする請求項1記載のエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置。 - 前記蓄電器が現在蓄電している蓄電量を演算する蓄電量演算手段を備え、
前記判定手段は、
演算された蓄電量が所定のしきい値以下の場合には、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させないと判定するものであること
を特徴とする請求項2記載のエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置。 - 建設機械の上部旋回体を旋回させる旋回電動機と、
上部旋回体を旋回操作する旋回操作手段と、
旋回操作手段による旋回操作に応じて旋回電動機を駆動制御する制御手段と、
旋回電動機の現在の出力を演算する出力演算手段と、
蓄電器の蓄電状態および旋回電動機の駆動状態に応じて、発電電動機の要求発電量を演算する演算手段とを備え、
前記判定手段は、
旋回電動機の現在の出力が、所定のしきい値以上の場合には、発電電動機をエンジントルクアシスト作用させないと判定するものであること
を特徴とする請求項2記載のエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置。 - 前記発電電動機制御手段は、現在のエンジン回転数がエンジン目標回転数よりも小さい場合には、エンジンのトルク線図上においてエンジンの軸トルクを加算してエンジン回転数がエンジン目標回転数と同等の回転数となるように、発電電動機の出力トルクを制御し、現在のエンジン回転数がエンジン目標回転数よりも大きい場合には、エンジンのトルク線図上においてエンジンの軸トルクを吸収してエンジン回転数がエンジン目標回転数と同等の回転数となるように、発電電動機の出力トルクを制御するものであること
を特徴とする請求項1から4に記載のエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置。 - 前記発電電動機のエンジントルクアシスト作用時に発電電動機のトルクをトルク上限値以下の範囲で制御するトルク制御手段と、
蓄電器の蓄電量が第1の所定値から、第1の所定値よりも小さい第2の所定値に減少するに従って、前記トルク上限値を徐々に減じていくトルク上限値設定手段と
を備えたことを特徴とする請求項1から5に記載のエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置。 - 前記発電電動機のエンジントルクアシスト作用時に発電電動機のトルクをトルク上限値以下の範囲で制御するトルク制御手段と、
蓄電器の蓄電量が第1の所定値から、第1の所定値よりも小さい第2の所定値に減少するに従って、前記トルク上限値を徐々に減じていく一方で、一度減じられたトルク上限値を増加させる場合には、蓄電器の蓄電量が第3の所定値から、第3の所定値よりも大きい第4の所定値に増加するに従って、前記トルク上限値を徐々に増加させていくトルク上限値設定手段と
を備えたことを特徴とする請求項1から5に記載のエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置。 - 前記発電電動機のエンジントルクアシスト作用時に発電電動機のトルクをトルク上限値以下の範囲で制御するトルク制御手段と、
旋回電動機の現在の出力が第1の所定値から、第1の所定値よりも大きい第2の所定値に増加するに従って、前記トルク上限値を徐々に減じていくトルク上限値設定手段と
を備えたことを特徴とする請求項4または5に記載のエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置。 - 前記発電電動機のエンジントルクアシスト作用時に発電電動機のトルクをトルク上限値以下の範囲で制御するトルク制御手段と、
旋回電動機の現在の出力が第1の所定値から、第1の所定値よりも大きい第2の所定値に増加するに従って、前記トルク上限値を徐々に減じていく一方で、一度減じられたトルク上限値を増加させる場合には、旋回電動機の現在の出力が第3の所定値から、第3の所定値よりも小さい第4の所定値に減少するに従って、前記トルク上限値を徐々に増加させていくトルク上限値設定手段と
を備えたことを特徴とする請求項4または5に記載のエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置。 - 発電電動機制御手段は、
前記発電電動機をエンジントルクアシスト作用から発電作用に切り替えた直後には、発電電動機の発電トルクをアシスト終了時のトルクから徐々に発電電動機の要求発電量に応じた発電トルクまで変化させるように制御するものであること
を特徴とする請求項1に記載のエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置。
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